USB PD3.1 EPR助力24V直流电机驱动

过去几年，我们看到了USB Type-C口的普及趋势与速度。尤其是在USB PD3.1标准发布以后，该规范将快充功率上限从100 W提升至240 W（支持Extended Power Range，简称EPR）。这一变化使USB Type-C可以为更多的设备提供足够的充电功率，包括一些需要更高功率充电的大型电子设备、物联网设备、通信和安防设备、汽车和医疗设备等。

图1：USB PD的应用

值得关注的是，USB PD3.1标准带来了一个比较典型的应用扩展--为24V直流电机驱动提供电源供应。直流电机主要功能是将电能转化为机械运动所需要的机械能，通常应用在电动工具、玩具车、电风扇等设备里。有数据表明，2022年全球电动工具出货量和市场规模分别为 5.1亿只和571.9亿美元，预计到2026年全球电动工具出货量将超过7亿台，市场规模将超过800亿美元。受电动工具无绳化的发展趋势影响，越来越多的电动工具采用多串锂电池组供电，而USB PD3.1标准的发布将有效推动电动工具无绳化发展并加速电动工具向USB PD快充的升级迭代。

使用独立的PD3.1 Sink升级您的电动工具设计

通过慧能泰半导体最新推出的 240W PD3.1 Sink控制器HUSB238A来升级电动工具的接口设计是一个最简单方式。HUSB238A是一款高度集成的独立的USB Type-C®和Power Delivery（PD）Sink控制器。它集成了CC逻辑、USB PD协议和传统协议，支持Type-C V2.1 & USB PD3.1标准、PPS 20mV和AVS 100mV调压，传输的额定功率可达240W（48 V 5 A）。HUSB238A可以在I²C模式和GPIO模式下运行。在I²C模式下，一个I²C主机以访问HUSB238A来配置设置、回读状态并执行高级功能，如数据角色交换，VDM信息。而在GPIO模式下，配置是通过设置引脚实现。HUSB238A的超低工作电流有助于系统降低总功耗，适合电池应用。它采用QFN 3 mm x 3 mm-16L封装，用于具有传统桶连接器或USB micro-B电源连接器的电子设备，如物联网设备、无线充电器、无人机、智能扬声器、电动工具和其他设备。

图2.HUSB238A的性能优势

如下图所示，HUSB238A与USB PD Source进行通信，通过USB-C连接器实现USB-C和PD握手。HUSB238A可以控制负载开关，实现过压和欠压保护。HUSB238A 支持PPS 20mV和AVS 100mV调压，通过主机控制HUSB238A进入I2C模式，可以把28 V AVS电压调到24V，直接给24 V直流电机供电。

图3.HUSB238A的系统框图

图4.HUSB238A PD3.1 参考设计小板

HUSB238A具有小尺寸封装与高集成度的设计，通过HUSB238A的PD诱骗小板，工程师无需额外的固件开发工作，可快速完成电动工具的接口升级。

图5.电动工具示例

将HUSB238A PD3.1小板与电动工具相连，并用一个140 W电源为其供电。启动电动工具，可以看到电动工具正常工作。在实际操作中，当需要诱骗出240 W（48 V 5 A）时，只需要为上述诱骗小板VBUS PIN增加额外的稳压电路（I²C模式下）即可实现。